1 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang
Tanah merupakan tempat bagi semua mahluk hidup untuk tumbuh, tinggal, dan melakukan semua aktivitasnya. Baik itu manusia, hewan, tumbuhan, bahkan mikroorganisme pun membuthkan tanah untuk hidup. Kondisi tanah sangat dipengaruhi oleh iklim, vegetasi mahluk hidup, dan waktu [1]. Seiring berjalannya waktu, pertambahan jumlah penduduk di Indonesia semakin meningkat. Hal itu menyebabkan kebutuhan lahan di Indonesia pun semakin meningkat. Bukan hanya kebutuhan lahan pemukiman saja, pertambahan jumlah penduduk juga memberi pengaruh besar terhadap kebutuhan pertanian, perkebunan, industri, dan infrastruktur.
Pada tahun 2013, dilakukan penelitian karakteristik dan potensi lahan sub optimal di Indonesia. Hasil dari penelitian tersebut menunjukkan bahwa dari 189,2 juta Ha total daratan di Indonesia, terdapat sekitar 71,2 juta Ha telah digunakan untuk lahan pertanian, pembangunan infrastruktur, dan permukiman [2].
Diperkirakan di masa depan akan terjadi persaingan lahan antara sub sektor (pertanian dan perkebunan) dengan sektor (pertambangan, pemukiman, industri, infrastruktur).
Untuk mengantisipasi persaingan lahan tersebut, perlu dilakukan klasifikasi tanah. Klasifikasi tanah dilakukan dengan mengelompokkan tanah berdasarkan ciri dan sifat tanah baik secara fisis maupun kimiawi. Salah satu sifat fisis tanah adalah ketebalan tanah, artinya ketebalan tanah juga berpengaruh dalam penentuan klasifikasi lahan. Ketika suatu lahan memiliki lapisan tanah subur yang cukup tebal, maka lahan tersebut cocok digunakan sebagai lahan pertanian. Bahkan dalam penentuan lahan proyek bangunan, ketebalan lapisan tanah harus diperhatikan karena berpengaruh dalam besarnya penurunan tanah [3].
Fakta bahwa ciri maupun sifat fisis dari masing-masing jenis tanah itu berbeda, tentunya akan mempengaruhi proses pengolahannya dan membedakan potensi penggunaannya [1]. Sampai saat ini, proses pengamatan sifat fisis tanah masih dilakukan dengan menggali tanah tersebut untuk melihat kondisi bagian dalam dari
tanah. Maka dari itu, diperlukan teknologi yang mampu mengidentifikasi ketebalan lapisan tanah pada suatu lahan, tanpa harus merusak struktur tanah atau tanpa menggali tanah tersebut.
Pada tahun 2015, dilakukan penelitian untuk mengidentifikasi struktur lapisan tanah gambut dengan metode geolistik 3D. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa struktur dan kedalaman tanah gambut disetiap lokasi uji berbeda-beda [4].
Kelebihan dari penelitian ini adalah mampu memberikan gambaran struktur tanah gambut pada lokasi uji dalam bentuk 3D, serta memberi perbedaan warna untuk setiap kandungan atau material tanah yang terdapat didalamnya. Namun dalam penelitian ini, metoda yang digunakan hanya mampu mengidentifikasi struktur lapisan tanah gambut hingga kedalaman 8,68 meter saja. Selain itu, penelitian ini juga masih melakukan pengeboran tanah di tiga titik uji untuk validasi data.
Pada tahun 2011, dilakukan penelitian tentang penggunaan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi kombinasi ketebalan lapisan tanah. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa gelombang ultrasonik dapat memberikan informasi dari perbedaan ketebalan masing-masing lapisan tanah [5]. Perbedaan ketebalan lapisan tanah dituangkan dalam bentuk perbandingan ketebalan. Namun dalam penelitian ini, setiap jenis tanah memiliki bentuk fisik dan tekstur yang jelas berbeda.
Objek pada penelitian dicampur dengan air, sehingga penelitian tersebut dilakukan pada objek yang basah. Maka dari itu dibutuhkan penelitian lanjutan untuk mengetahui kemampuan metode ultrasonik dalam mendeteksi ketebalan lapisan tanah pada kondisi tanah yang kering. Kondisi tanah yang kering menyatakan bahwa batas-batas pada setiap lapisan tanah berupa butiran-butiran kecil atau biasa disebut dengan istilah granular. Belum diketahui dengan pasti bagaimana keakuratan metode ultrasonik untuk mendeteksi ketebalan lapisan tanah jika batas setiap lapisan berupa granular. Satu-satunya cara untuk mengetahui hal tersebut adalah dengan melakukan penelitian.
Berdasarkan hal itulah, penulis melakukan penelitian dengan judul “Studi Kelayakan Metode Ultrasonik Untuk Mendeteksi Ketebalan Gradasi Pada Setiap Batas Lapisan Tanah”. Sebelum dilakukannya penelitian ini, penulis melakukan studi literatur mengenai spesifikasi sensor ultrasonik yang mampu meneruskan
gelombangnya ke dalam tanah. Proses studi literatur diteruskan dengan mencari jenis-jenis tanah yang akan dijadikan objek yang diteliti dalam penelitian ini. Objek dalam penelitian terdiri dari tiga jenis tanah yaitu tanah humus, tanah lembang, dan tanah laterit. Ketiga jenis tanah tersebut akan disusun ke dalam wadah berbentuk balok, yang terbuat dari akrilik bening dengan ukuran 6 x 6 x 150 cm. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah transduser ultrasonik AT200 sebagai sensor, T1 Developer’s Board sebagai pembangkit sinyal, osiloskop sebagai penampil gelombang, dan catu daya DC sebagai sumber tegangan. Transduser ultrasonik akan diletakkan di atas objek, kemudian gelombang ultrasonik ditransmisikan ke dalam objek. Saat gelombang ultrasonik mengenai batas granular diantara lapisan tanah, gelombang ultrasonik akan dipantulkan dan ditangkap oleh transduser ultrasonik. Pemantulan tersebut terjadi karena terdapat perbedaan karakter fisik diantara setiap lapisan tanah, sehingga perbedaan itu dianggap seperti batas atau permukaan yang baru oleh gelombang ultrasonik. Hasil pemantulan gelombang ultrasonik yang ditangkap oleh transduser ultrasonik akan diteruskan ke osiloskop.
Data yang diambil adalah waktu tempuh gelombang saat ditransmisikan hingga dipantulkan, atau disebut time of flight (∆t). Nilai waktu tempuh gelombang (time of flight) dapat dilihat dari osiloskop. Berdasarkan data waktu tempuh gelombang (time of flight) yang diperoleh, akan dilakukan perhitungan secara matematis untuk mendapatkan nilai ketebalan antar lapisan tanah [6].
Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian tugas akhir ini adalah bagaimana metoda ultrasonik digunakan untuk mengukur ketebalan setiap lapisan tanah.
Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengukur ketebalan setiap lapisan tanah menggunakan metode ultrasonik.
Batasan Masalah
Berdasarkan tujuan, maka penulis membatasi penelitian ini berdasarkan kondisi dan permasalahan seperti sebagai berikut:
1. Objek yang akan diuji dalam penelitian ini adalah tanah humus, tanah lembang, dan tanah laterit.
2. Jenis tanah yang digunakan sebagai objek penelitian bersifat homogen dan kering.
3. Tanah humus yang digunakan diambil dari Greenhouse Universitas Telkom, tanah lembang yang digunakan diambil dari Lembang, dan tanah laterit yang digunakan diambil dari Ciwidey.
4. Penelitian dapat dilakukan hanya jika jenis tanah pada setiap lapisannya diketahui.
5. Penelitian ini tidak mengidentifikasi pengaruh mekanika tanah dan propagansi gelombang terhadap pengukuran ketebalan lapisan tanah.
Metode Penelitian 1. Studi Literatur
Metode studi literatur dilakukan untuk memperkaya informasi pustaka penelitian. Informasi pustaka yang diambil berupa teori-teori dasar yang relevan dengan topik penelitian dan terkualifikasi untuk dijadikan sebagai acuan dan referensi penelitian ini. Selain itu, proses literasi juga dapat diperoleh melalui penjelasan dosen pembimbing dan hasil diskusi dengan rekan-rekan mahasiswa.
2. Perancangan Sistem Ultrasonik
Setelah mendapatkan referensi yang relevan, tahap selanjutnya adalah perancangan sistem ultrasonik. Sistem ultrasonik yang dimaksud merupakan alat ukur yang digunakan dalam penelitian. Alat ukur tersebut akan dihubungkan satu dengan yang lainnya dan disambungkan ke sumber tegangan. Sistem ultrasonik akan dikalibrasi dan kemudian akan diuji fungsi.
3. Pengukuran Waktu tempuh gelombang (time of flight)
Setelah sistem ultrasonik dapat beroperasi dengan baik, selanjutnya akan dilakukan pengukuran waktu tempuh gelombang (time of flight). Pengukuran ini dilakukan dengan mentransmisikan gelombang ultrasonik ke permukaan objek dan
mengukur waktu tempuh gelombang (time of flight) saat ditransmisikan hingga dipantulkan kembali.
4. Pengolahan Data dan Analisis
Setelah data pengukuran didapatkan, selanjutnya akan dilakukan pengolahan data dan analisis. Data yang diperoleh akan proses secara matematis untuk mendapatkan nilai cepat rambat gelombang (v) dan jarak/ketebalan (d). Setelah itu akan dilakukan analisis untuk menarik kesimpulan.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang penjelasan secara umum mengenai latar belakang penulis melakukan penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi tentang teori-teori dasar yang relevan dengan penelitian ini yaitu mengenai struktur lapisan tanah, permeabilitas tanah, bulk density, gelombang dan klasifikasinya, gelombang ultrasonik, pengujian tak merusak (NDT), ultrasonic testing, dan sensor ultrasonik.
3. BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang tahapan dari penelitian dan rancangan kegiatan yang dilakukan saat penelitian.
4. BAB IV HASIL EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang proses pengambilan dan pengolahan data, serta analisis yang diperoleh dari proses pengukuran yang dilakukan selama penelitian.
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang membahas kelebihan dan kekurangan dari penelitian ini, serta memberikan beberapa saran yang berguna untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.
